JPH05328204A - 自動焦点調節装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 手振れや被写体形状認識の遅れ等があったと
しても、常に最適な焦点調節を行う。 【構成】 形状認識手段１５と動き検出手段１６それぞ
れの情報から画面内における被写体の形状，位置の変化
を予測し、この予測結果に応じて焦点検出領域の形状，
位置を領域設定手段２１に指示する予測手段１９を設
け、形状認識手段からの情報と動き検出手段からの情報
とにより、画面内における被写体の形状，位置変化を予
測し、この予測結果に応じて焦点検出領域の形状，位置
を領域設定手段に指示し、変化する画面内における被写
体に焦点検出領域を追従させるようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラ等の撮影
装置に配置される自動焦点調節装置の改良に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来より、映像信号の高周波成分により
撮影画面の端細度を検知し、高周波成分が最大になるよ
うにフォ−カシングを制御するビデオカメラの自動焦点
調節装置が知られている。これは、被写体像のエッジで
は映像信号が急激に変化し、映像信号の高周波成分が増
加するが、この高周波成分が増すほど、その被写体像に
ついて合焦状態に近くなることに基づいている。

【０００３】ここで、従来のこの種の自動焦点調節装置
の概略構成を図６に示す。

【０００４】図６において、レンズ１により撮像素子２
に被写体像が形成され、該撮像素子２によってそれが映
像信号に変換される。その後、この映像信号は不図示の
プリアンプにより増幅され、信号処理回路３へと出力さ
れ、ここで例えばＮＴＳＣ等のビデオ信号に信号処理さ
れる。ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）４は信号処理回路３
からの出力より高周波成分を抽出し、これを焦点検出を
行う領域の信号のみを選択して通過させるゲート設定回
路５へ出力する。検波回路６は前記ゲート回路５よりの
出力を検波し、その領域での高周波成分の多い点で最大
振幅値、即ちピーク値を示す信号を形成する。この検波
回路６の出力信号はレンズ１の合焦度を代表しており、
それが大きくなるほど合焦状態に近づく。モータ駆動回
路７は、撮影画面毎の検波回路６の出力値にしたがって
モータ８を駆動し、レンズ１を合焦状態に自動的に制御
する。

【０００５】上記の様な自動焦点調節装置において、焦
点検出領域内に遠距離被写体と近距離被写体が同時に存
在すると、遠近競合を生じ、好ましくない被写体に合焦
したり、合焦が不安定になったりする不具合いを発生し
ていた。そこで、この欠点を解決するため、特開平３ー
１５４５７６号では、合焦している被写体の形状を認識
する手段を設け、この認識結果に基づいて自動焦点調節
装置の焦点検出領域を決定している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した様な遠近競合
を避けるためには、認識された被写体形状よりわずかに
大きな形状の焦点検出領域を設定すれば効果的である
が、被写体の形状の変化や動きの変化が激しかったり、
手振れ量が大きい場合には、焦点検出領域が被写体とず
れてしまい、この際には従来と同様に遠近競合を生じ、
合焦の不安定等の不具合いを招いていた。又、被写体形
状認識手段による被写体の形状認識に時間がかかる場合
には、時間遅れが大きくなり、やはり焦点検出領域が被
写体とずれてしまっていた。

【０００７】本発明の目的は、上記の点に鑑み、常に最
適な焦点調節を行うことのできる自動焦点調節装置を提
供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、形状認識手段
と動き検出手段それぞれの情報から画面内における被写
体の形状，位置の変化を予測し、この予測結果に応じて
焦点検出領域の形状，位置を領域設定手段に指示する予
測手段を設けている。

【０００９】

【作用】形状認識手段からの情報と動き検出手段からの
情報とにより、画面内における被写体の形状，位置の変
化を予測し、この予測結果に応じて焦点検出領域の形
状，位置を領域設定手段に指示し、変化する画面内にお
ける被写体に焦点検出領域を追従させるようにしてい
る。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細
に説明する。

【００１１】図１は本発明の第１の実施例である被写体
認識装置を組み込んだビデオカメラの自動焦点調節装置
のブロック図である。

【００１２】図１において、１１は被写体、１２は撮影
用のレンズ、１３はエリアＣＣＤ等の撮像素子、１４は
ＮＴＳＣ等のビデオ信号を生成する信号処理回路であ
る。１５は、例えば特開平３ー１５４５７６に開示され
ているように、被写体のエッジを検出する方法等にて信
号処理回路１４からの信号より被写体の形状を認識する
形状認識回路である。１６は、例えば特開平２ー１１７
２７６に開示されている、オプチカルフローを利用した
方式やパターンマッチングによる方式にて被写体の画面
内での動きを検知する動き検知回路である。

【００１３】１７は前記被写体の形状認識情報や被写体
の動き情報を記憶する記憶回路、１８は前記記憶回路１
７に記憶されている例えば前回のフィールドにおける被
写体の形状認識情報や被写体の動き情報と今回のフィー
ルドにおける被写体の形状認識情報や被写体の動き情報
とを比較する比較回路、１９は前記記憶回路１７からの
各情報と前記比較回路１８にて比較された各情報の差情
報から焦点検出領域を予測する予測回路、２０は画像信
号から高周波成分を抽出するハイパスフィルタ、２１は
前記予測回路１９の指示にしたがって焦点検出領域を設
定するゲート設定回路、２２はフォーカシング用の直流
信号を作るための検液回路、２３はモータ駆動回路、２
４は前記モータ駆動回路２３によって制御されるフォー
カシングモータである。

【００１４】次に、上記の自動焦点調節装置の本発明に
係る部分の動作について図２のフローチャートにしたが
って、図３を用いながら説明する。

【００１５】電源が投入されることにより、予測回路１
９からゲート設定回路１１に対して焦点検出領域を所定
の大きさで画面中央に設定するべく信号が出力される。
この結果、図３(a) に示す様に画面中央に焦点検出領域
２５が設定される（ステップ１０１）。これにより、こ
の焦点検出領域２５から得られる高周波成分に基づいて
フォーカスレンズ駆動が行われ（ステップ１０２）、図
３(a) のように画面中央の被写体２６に合焦することに
なる。なお、図３中、２７は背景である。

【００１６】また、この途中において、被写体の画像が
鮮明になり、形状認識が可能となると（ステップ１０
３）、形状認識回路１６にて被写体形状が認識され（ス
テップ１０４）、この情報が記憶回路１７に記憶される
と共に予測回路１９に出力される。すると、予測回路１
９からゲート設定回路２１に対して新たに焦点検出領域
の大きさ及び位置が指示され、ゲート設定回路２１によ
りこれが設定される（ステップ１０５）。ここで、この
焦点検出領域としては、被写体の輪郭を含む必要がある
ため、被写体形状より大きくする必要があるが、あまり
大きいと背景が入ってしまい、遠近競合を発生するの
で、数画素程度大きくするのが好ましい。図３(b) の２
５ａと２６がこの時の焦点検出領域と被写体との関係を
示す図である。なお、この画面は、ＥＶＦの中に表示さ
れるようにしてもよい。

【００１７】次に、動き検知回路１６にてこの被写体の
動きを検知する（ステップ１０６）。この状態でカメラ
撮影が行われるのであるが、被写体の画面内での位置変
化及び（又は）被写体の形状の変化があった場合には比
較回路１８からその変化量が予測回路１９に出力される
（ステップ１０７）。この信号はＮＴＳＣ方式のビデオ
カメラの場合、「１／６０」秒毎に発生させることがで
きる。予測回路１９では、あらかじめ次の時刻での被写
体の位置、形状を予測して焦点検出領域を設定する（ス
テップ１０８）。

【００１８】予測の手法としては、過去の２つのデータ
から次のデータを直線的に予測してもよいし、過去の３
つ以上のデータから次のデータを２次以上の曲線にあて
はめて予測してもよい。又、電気ノイズによる１〜２画
素程度の揺らぎによる予測ミスを防止するため、過去の
データからスムージングしたデータを作り、これを基に
予測してもよい。

【００１９】以上の様にして被写体の動きに合わせて、
つまり図３(d) に示すように焦点検出領域２５ｂを被写
体２６ａの動きに追従させる（ステップ１０９）。これ
により、遠近競合を防止することができる。更に詳述す
ると、焦点検出領域へ変更が遅れ、もとのままであった
場合は、図３(c) のように検出領域２５ａに背景が入
り、この背景のコントラストが強いと合焦状態が不安定
となり、甚だしい場合は背景にピントが移動してしまう
が、図３(d) の様に被写体２６ａの動き（位置）及びそ
の形状に焦点検出領域２５ｂを追従させることにより、
上記の問題点を確実に防止することが可能となる。但
し、被写体の形状認識には多少の時間を要するため、焦
点検出領域２５ｂの形状を追従させるには若干の遅れが
生じる。

【００２０】（第２の実施例）図４は本発明の第２の実
施例装置を含む自動焦点調節装置の主要部分の動作を示
すフローチャートであり、以下、図５を用いてこの説明
を行う。

【００２１】被写体の画面内での位置及び形状に変化が
あった場合、新たな被写体位置及び形状を予測するとこ
ろまでは図２のフローチャートと同じであるので、つま
り図２のステップ１０１からステップ１０８までは第１
の実施例と同様であるので、ここでは省略している。

【００２２】この第２の実施例では、上記の様にステッ
プ１０８において新たな被写体位置及び形状を予測した
なら、ステップ２０１において焦点検出領域を変化があ
った方に大きく広げる様にしようとするものである。す
なわち、前回までの焦点検出領域と今回予測した焦点検
出領域の論理和をとって、新しい焦点検出領域としてい
る。こうすることにより、予測ミスがあった場合の逆効
果を防ぐことが可能となる。すなわち、焦点検出領域の
中に被写体をとり込む確率があがるため、合焦の安定性
が高まることになる。

【００２３】図５の２５ｃと２６ａはこの時の焦点検出
領域と被写体の関係を示したものである。この場合、焦
点検出領域２５ｃの中に背景が入っているが、図３(c)
に示す従来の場合と異なり、現在合焦している被写体２
６ａのエッジはすべて焦点検出領域２６ａの中に入って
いるため、背景のデフォーカスしたエッジに影響されに
くいというメリットを有する。

【００２４】以上の各実施例によれば、被写体の形状と
動きを認識し、その結果に基づいて焦点検出領域の新た
な形状や位置を予測するようにしたので、被写体の動き
や手振れが大きい場合、更には被写体の形状認識に時間
がかかる場合にも、安定したフォーカシングを行うこと
ができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
形状認識手段と動き検出手段それぞれの情報から画面内
における被写体の形状，位置の変化を予測し、この予測
結果に応じて焦点検出領域の形状，位置を領域設定手段
に指示する予測手段を設け、形状認識手段からの情報と
動き検出手段からの情報とにより、画面内における被写
体の形状，位置の変化を予測し、この予測結果に応じて
焦点検出領域の形状，位置を領域設定手段に指示し、変
化する画面内における被写体に焦点検出領域を追従させ
るようにしている。

【００２６】よって、常に最適な焦点調節を行うことが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における自動焦点検出装
置のブロック図である。

【図２】図１の自動焦点検出装置の本発明に係る部分の
動作を示すフローチャートである。

【図３】図２の動作説明を助けるための焦点検出領域と
被写体との関係を示す図である。

【図４】本発明の第２の実施例における自動焦点検出装
置の要部の動作を示すフローチャートである。

【図５】図４の動作説明を助けるための焦点検出領域と
被写体との関係を示す図である。

【図６】従来の自動焦点調節装置の概略構成を示すブロ
ック図である。

【符合の説明】

１３ 撮像素子 １４ 信号処理回路 １５ 形状認識回路 １６ 動き検知回路 １７ 記憶回路 １８ 比較回路 １９ 予測回路 ２０ ＨＰＦ ２１ ゲート設定回路 ２２ 検波回路 ２３ 駆動回路 ２４ フォーカシングモータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｂ 5/00 Ｚ 7513−2Ｋ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像面に結像された被写体像を電気信号
   に変換する撮像素子と、該撮像素子より出力された信号
   中より被写体の形状を認識する形状認識手段と、前記撮
   像素子より出力された信号中より被写体の動きを検知す
   る動き検知手段と、画面内に焦点検出領域を設定する領
   域設定手段とを備えた自動焦点調節装置において、前記
   形状認識手段と前記動き検出手段それぞれの情報から画
   面内における被写体の形状，位置の変化を予測し、この
   予測結果に応じて焦点検出領域の形状，位置を前記領域
   設定手段に指示する予測手段を設けたことを特徴とする
   自動焦点調節装置。